Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Like dokumenter
Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Øving 8. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

Mandag E = V. y ŷ + V ẑ (kartesiske koordinater) r sin θ φ ˆφ (kulekoordinater)

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 10. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 10.

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

Sammendrag, uke 14 (5. og 6. april)

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

Kap. 22. Gauss lov. Gauss lov skjematisk. Eks.1: Homogent ladd kule =Y&F Ex = LHL Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov

Mandag qq 4πε 0 r 2 ˆr F = Elektrisk felt fra punktladning q (følger av definisjonen kraft pr ladningsenhet ): F dl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap mg mg. Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28. Rottmann integraltabell (s. 137) μ r. μ r. μ r. μ r

Fysikk-OL Norsk finale 2005

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002/MNFFY101 GENERELL FYSIKK II Lørdag 6. desember 2003 kl Bokmål

Ladning og kapasitans

Løsningsforslag for eksamen i FY101 Elektromagnetisme torsdag 12. desember 2002

Kap 28: Magnetiske kilder

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Onsdag og fredag

Tirsdag r r

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 11. Veiledning: november.

EKSAMEN I FAG SIF 4008 FYSIKK Mandag 7. mai 2001 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 11.

Midtsemesterprøve fredag 11. mars kl

Betinget bevegelse

Kap 28: Magnetiske kilder

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIF4028 FYSIKK MED ELEKTROMAGNETISME Mandag 7. august 2000 Tid:

b) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladd partikkel.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 10.

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke 4

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

( 6z + 3z 2 ) dz = = 4. (xi + zj) 3 i + 2 ) 3 x x 4 9 y. 3 (6 2y) (6 2y)2 4 y(6 2y)

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Onsdag og fredag

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 9. Veiledning: 18. oktober. Innleveringsfrist: 23. oktober kl 14.

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Tirsdag E = F q. q 4πε 0 r 2 ˆr E = E j = 1 4πε 0. 2 j. r 1. r n

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

b) 3 MATEMATISKE METODER I 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Repetisjonsoppgaver Bruk av regneregler: 1 Regn ut: e) 0 x ) 4 3 d) 4 x f) 5y

EKSAMEN I EMNE SIF4005 FYSIKK For kjemi og materialteknologi Onsdag 11. desember 2002 kl

Forelesning 9/ ved Karsten Trulsen

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

UNIVERSITETET I OSLO

Oppsummering Fysikkprosjekt

Elektrisk potensial/potensiell energi

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

FAG: MA-209 Matematikk 3 LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

UNIVERSITETET I OSLO

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

a) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladet partikkel og radielt innover mot en negativt ladd partikkel.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

EKSAMEN i. MA-132 Geometri. Torsdag 3. desember 2009 kl Tillatte hjelpemidler: Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Kalkulator.

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

Flervalgsoppgaver i bølgefysikk

Løsningsforslag eksamen 2. august 2003 SIF 4005 Fysikk for kjemi og materialteknologi

Betraktninger rundt det klassiske elektronet.

1 Virtuelt arbeid for stive legemer

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

To sider med formler blir delt ut i eksamenslokalet. Denne formelsamlingen finnes også på første side i oppgavesettet.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

FAG: MA-209 Matematikk 3 LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

Eksamensoppgave i TEP4105 FLUIDMEKANIKK

Magnetisk hysterese. 1. Beregn magnetfeltet fra en strømførende spole med kjent vindingstall.

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

Transkript:

Institutt fo fysikk, NTNU FY1003 lektisitet og magnetisme I TFY4155 lektomagnetisme Vå 2007 Midtsemestepøve onsdag 7. mas 2007 kl 1300 1500. Svatabellen stå på side 11. Sett tydelige kyss. Husk å skive på studentnumme, både på side 3 og side 11. LVR INN Å OPPGVTKSTN OG SVRTLLN Tillatte hjelpemidle: K. Rottmann: Matematisk fomelsamling. (lle tilsvaende.) O. Øgim og.. Lian: Støelse og enhete i fysikk og teknikk elle.. Lian og. ngell: Fysiske støelse og enhete. Typegodkjent kalkulato, med tomt minne, i henhold til liste utabeidet av NTNU. (HP30S elle lignende.) Fomelsamling lektostatikk e inkludet på side 2. Opplysninge: Pøven bestå av 25 oppgave. Hve oppgave ha ett iktig og te gale svaaltenativ. u skal kysse av fo ett svaaltenativ på hve oppgave. vkyssing fo me enn ett altenativ elle ingen altenativ betaktes som feil sva og gi i begge tilfelle null poeng. esom ikke annet e oppgitt, antas det at systemet e i elektostatisk likevekt. esom ikke annet e oppgitt, e potensial undefostått elektostatisk potensial, og tilsvaende fo potensiell enegi. esom ikke annet e oppgitt, e nullpunkt fo potensial og potensiell enegi valgt uendelig langt bote. Metall e synonymt med elektisk lede. Isolato e synonymt med dielektikum. Noen natukonstante: ε 0 = 8.85 10 12 2 /Nm 2, 1/4πε 0 = 9 10 9 Nm 2 / 2, e = 1.6 10 19, m e = 9.11 10 31 kg, m p = 1.67 10 27 kg, g = 9.8 m/s 2, c = 3 10 8 m/s. Symbole angis i kusiv (f.eks V fo potensial) mens enhete angis uten kusiv (f.eks V fo volt). SI-pefikse: M (mega) = 10 6, k (kilo) = 10 3, c (centi) = 10 2, m (milli) = 10 3, µ (miko) = 10 6, n (nano) = 10 9, p (piko) = 10 12. Omkets av sikel: 2π. eal av kuleflate: 4π 2. Volum av kule: 4π 3 /3. Gadient i katesiske koodinate: f = ( f/ ) ˆ ( f/ y) ŷ ( f/ z) ẑ Gadient av kulesymmetisk funksjon f(): f = ( f/ ) ˆ Noen integale: n d = n1 /(n 1), d/ = ln, 2π 0 cos 2 d = π 1

Fomelsamling lektostatikk d angi flateintegal og dl angi linjeintegal. angi integal ove lukket flate elle undt lukket kuve. Fete symbole angi vektoe. Symbole med hatt ove angi enhetsvektoe. Fomlenes gyldighetsomåde og de ulike symbolenes betydning antas foøvig å væe kjent. oulombs lov: lektisk felt og potensial: lektisk potensial fa punktladning: lektisk fluks: F = qq 4πε 0 2 ˆ = V V = V V = V = q 4πε 0 φ = d dl lektostatisk kaft e konsevativ: dl = 0 Gauss lov fo elektisk felt og elektisk foskyvning: ε 0 d = q lektisk foskyvning: d = q fi ε 0 P = ε ε 0 = ε lektisk dipolmoment; geneelt, fo omåde Ω med fodeling av ladning: p = dq lektisk dipolmoment; fo punktladninge ±q i avstand d: Ω p = qd lektisk polaiseing = elektisk dipolmoment p volumenhet: Lineæ espons: Kapasitans: P = p V P = ε 0 χ e = q V negitetthet (enegi p volumenhet) i elektisk felt: u = 1 2 ε 0 2 2

mnekode: Studentnumme: Oppgave Vesjon 1) Hvilken påstand om elektisk potensial e feil? esom det elektiske feltet i et omåde e unifomt, e potensialet i dette omådet konstant. Supeposisjonspinsippet gjelde fo elektisk potensial. lektisk potensial kan måles i enheten /F. n metallbit med et tomt hulom inni ha samme potensial på yte oveflate som inne i hulommet. 2) Hvilken påstand om elektisk ladning e iktig? Netto ladning på en metallkule ligge alltid på oveflaten. Netto ladning på en plastkule ligge alltid på oveflaten. Netto ladning på en metallkule ligge aldi på oveflaten. Netto ladning på en plastkule ligge aldi på oveflaten. 3) Hvilken påstand om en ladet lede e feil? Inne i ledeen e det null elektisk felt. Ledeen e et ekvipotensial. På oveflaten av ledeen e det null elektisk felt. Inne i ledeen e det ingen netto ladning. 4) Hvilken påstand e iktig? Kapasitansen til en paallellplatekondensato...... e omvendt poposjonal med potensialfoskjellen mellom platene.... e poposjonal med ladningen på platene.... bli minde hvis vi øke avstanden mellom platene.... e uavhengig av valg av mateiale mellom platene. 3

5) Hva bli kaften på ladningen q som e plasset i posisjon (, y) = ( 3a/2, a/2)? y (ˆ ŷ) a 2q 2 /πε 0 a 2 (ˆ ŷ) q 2q 2 /πε 0 a 2 ŷ 2q 2 /πε 0 a 2 q ˆ a/2 2q 2 /πε 0 a 2 2q 2a a q 6) Hva e total potensiell enegi til de fie punktladningene i oppgave 5? q 2 /4πε 0 a 2 3q 2 /4 2πε 0 a 3q/ 2πε 0 a 0 7) Te av ladningene i oppgave 5 holdes fast mens den fjede, den øvest til venste, med ladning q og masse m, slippes med null stathastighet fa posisjonen ( 2a, a). Hvo sto e faten v til denne ladningen nå den ha kommet svæt langt unna de te ande? v = [( 2 4 1) q 2 /mπε 0 a ] 1/2 v = 0 v = [( 2 4 1) q 2 /mπε 0 a ] 1/2 v = [( 1 2 4 ) q 2 /mπε 0 a ] 1/2 8) To små metallkule ha ladning henholdsvis 6.0 µ og 5.0 µ. vstanden mellom kulene e 60 cm. Innbydes kaft mellom de to kulene e da 0.50 N 0.75 N 1.00 N 1.25 N 4

9) I sto avstand = L ˆ fa en liten (dvs: utstekning mye minde enn L) elektisk dipol med dipolmoment p = p 0 ŷ e det elektiske feltet 0 ŷ. Feltet i avstand 3Lˆ fa dipolen e da omtent lik 0.037 0 ŷ 0.11 0 ŷ 0.33 0 ŷ 0 ŷ 10) Hva e den elektiske feltstyken i avstand 30 cm fa de fie ladningene i figuen desom q = 1µ og a = 1 mm? 2q 18 MV/mm 200 V/mm 60 kv/m 18 V/m q a a a a 3q 4q 11) Figuen nedenfo vise elektiske feltlinje i et omåde som inneholde to metallkule. Hva kan du si om netto ladning på de to kulene? Negativ på begge kule. Null på kule 1, positiv på kule 2. Positiv på begge kule. Negativ på kule 1, null på kule 2. 1 2 12) I figuen i oppgave 11, i hvilken av de fie posisjonene,, og e potensialet støst? 5

13) n paallellplatekondensato ha kvadatiske metallplate med aeal = a 2, og avstanden mellom platene e d. Volumet mellom platene e delvis fylt med luft (høye halvdel) og delvis fylt med et dielektikum med elativ pemittivitet ε = 5 (venste halvdel). Metallplatene e stoe sammenlignet med avstanden mellom dem, dvs a d. Hva bli kapasitansen til denne kondensatoen? ( 0 ε 0 a 2 /d) 5 0 /3 5 0 /6 ε d = 5 3 0 6 0 /2 /2 14) I et omåde e det elektiske feltet ( ) () = 0 3 ˆ 0 0 3 He e 0 og 0 konstante, mens angi avstanden fa oigo. Hvo mye netto ladning e det da innenfo et kuleskall med adius 2 0 og sentum i oigo? 0 96πε 0 2 0 0 24πε 0 2 0 0 144πε 0 2 0 0 15) i metallkule ha adius R og positiv ladning Q. Kula e belagt med et lag plast (dvs: dielektikum) med tykkelse R og elativ pemittivitet ε = 3. I plastlaget e en negativ (fi, men ikke mobil) ladning 2Q jevnt fodelt (dvs: konstant ladning p volumenhet). Hvilken av gafene vise det esulteende elektiske feltet () (slik at () = () ˆ)? 0000000 1111111 000000000 111111111 0000000000 1111111111 00000000000 11111111111 00000000000 11111111111 Q R 000000000000 111111111111 00000000000 11111111111 0000000000 1111111111 000000000 111111111 0000000 1111111 0000 1111 2R 2Q ε =3 6

16) i metallkule ha adius R og positiv ladning Q. Kula e belagt med et lag elektisk nøytal plast (dvs: dielektikum) med tykkelse 3R og elativ pemittivitet ε = 5. Utenfo plastlaget e det et metallisk kuleskall med tykkelse R og netto ladning 3Q. Hvo mye ladning befinne seg da på yte oveflate av det metalliske kuleskallet? 5R 3Q 2Q Q 0 00000000 11111111 0000000000 1111111111 000000000000 111111111111 00 11 00 11 0000 1111 0000 1111 0000 1111 0000 1111 0 1 Q 0 1 0 1 0 1 0 1 R 0000 1111 0000 1111 0000 1111 000 111 00 11 00 11 000000000000 111111111111 0000000000 1111111111 00000000 11111111 4R ε =5 8R P 3Q 17) I oppgave 16, hva e det elektiske feltet i punktet P, dvs i avstand 8R fa systemets sentum (oigo)? Q/128πε 0 R 2 3Q/128πε 0 R 2 0 Q/256πε 0 R 2 18) I oppgave 16, hva e potensialfoskjellen mellom den inneste metallkula og punktet P? Q/16πε 0 R 2 Q/32πε 0 R 0 Q 2 /4πε 0 R 19) Hvo stot abeid må utføes fo å ende ladningen fa null til 2Q på ei metallkule med adius R? 2Q 2 /πε 0 R Q 2 /πε 0 R Q 2 /2πε 0 R Q 2 /4πε 0 R 7

20) n tynn ing med adius R ha ladning λ(θ) = λ 0 cosθ p lengdeenhet. Ringen ligge i y-planet med sentum i oigo, og vinkelen θ e som angitt i figuen nedenfo. Hva e ingens dipolmoment? y λ 0 R 2 /4 πλ 0 R 2 4πλ 0 R 2 λ 0 R 2 /π R θ 21) Figuen vise et tvesnitt av en uendelig lang ett tåd med adius a og unifom ladning ρ 0 p volumenhet. Hvilken av gafene vise potensialet V som funksjon av avstanden fa tådens senteakse? (He ha vi valgt V = 0 i = 0.) ρ 0 a V V V V 22) Figuen vise et tvesnitt gjennom to paallelle uendelig lange ette tåde som begge ha adius a. vstanden mellom tådene (sente-til-sente) e 10a. e to tådene ha unifom ladning p volumenhet henholdsvis ρ 0 og ρ 0. Hva e da potensialfoskjellen mellom punktene og i figuen? (vstanden fa til e 8a.) ε 0 ρ 0 a 2 /π ρ 0 a 2 e 3 /ε 0 2a ε 0 ρ 0 a 2 ln 8 ρ 0 a 2 ln 9/ε 0 8a 8

23) Figuen vise te kondensatoe koblet i seie. Hva e systemets totale kapasitans? 6/11 11/6 11 6 2 3 24) Figuen vise ti kondensatoe koblet sammen. Hve av dem ha kapasitans. Hva e systemets totale kapasitans? 10 13/4 4/13 /10 25) Fie uendelig stoe plan e plasset i = a, 2a, 3a og 4a. e fie planene ha ladning p flateenhet henholdsvis σ, 2σ, σ og 2σ. Hvilken figu vise det esulteende elektiske feltet () (slik at () = () ˆ)? = a 2a 3a 4a σ 2σ σ 2σ a 2a 3a 4a a 2a 3a 4a a 2a 3a 4a a 2a 3a 4a 9

. 10

Institutt fo fysikk, NTNU FY1003/TFY4155 lektisitet og magnetisme I/lektomagnetisme Midtsemestepøve onsdag 7. mas 2007 kl 1300 1500. mnekode: Studentnumme: Svatabell Vesjon Oppgave Oppgave 1 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 13 N: Kontolle at du ha satt nøyaktig TT KRYSS fo hve av de 25 oppgavene!!!!! N: Kontolle at du ha SMM VRSJON (,,, elle ) på oppgavene og svatabellen!!!!! 11